Силовая установка Советский патент 1992 года по МПК F02N7/00 F02G5/04 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании машин с гидроприводом, оборудованных двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Известна силовая установка, содержащая ДВС и пусковое устройство со стартером и электролитическим аккумулятором

1. Недостатком известной силовой установки является необходимость затрат полезной мощности ДВС на зарядку электролитического аккумулятора, причем само пусковое устройство не экономично из-за многократного преобразования кинематической энергии в электрическую и наоборот. Все это приводит к снижению экономичности силовой установки.

Известна силовая установка, содержащая ДВС и утилизационную паротурбинную установку 2.

Недостатком известной силовой установки является отсутствие возможности использованияутилизационнойпаротурбинной установки для запуска ДВС, что приводит к необходимости применения дополнительных средств запуска, а следовательно, к снижению экономичности силовой установки.

Известна силовая установка, которая содержит ДВС и пусковое устройство в виде обратимой гидромашины с пневмогидроак- кумулятором и блоком управления 3.

Недостатком известной силовой установки является необходимость затрат энергии от кинематического привода на зарядку

Ч XJ

ГО 4 О

пневмогидроаккумулятора, что приводит к снижению экономичности силовой установки.

Последняя установка наиболее близка к заявляемой по технической сущности и поэтому принята за прототип.

Целью изобретения является повышение экономичности силовой установки путем снижения затрат энергии на собственные нужды, например на зарядку аккумулятора пускового устройства. Это позволит увеличить крутящий момент на роторе ДВС на 2-5%.

Изобретение выполняется следующим образом. Силовую установку оснащают насосом для зарядки лневмогидроаккумулято- ра с приводом от утилизационной паротурбинной установки и снабжают системой управления, обеспечивающей зарядку пневмогидроаккумулятора при работе двигателя на долевых нагрузках, а по окончании зарядки пневмогидроаккумулятора нагнетают жидкость в основную гидросистему, осуществляя таким образом частичную разгрузку основной гидромашины, запуск ДВС по мере необходимости и отключение пневмогидроаккулятора по окончании запуска ДВС.

Для подачи воды в котел-утилизатор утилизационная паротурбинная установка оснащается насосом с разделительной перегородкой, рабочие и насосные ходы которого осуществляют при перемещениях этой перегородки.

Привод насоса с разделительной перегородкой осуществляется посредством диафрагмы, которая установлена в котле-утилизаторе с возможностью колебаний при изменении давления пара.

Магистраль подачи пара на турбину оснащается запорным устройством с целью возможности выключения утилизационной паротурбинной установки при работе двигателя на номинальной нагрузке.

Схема предлагаемой силовой установки представлена на чертеже.

Силовая установка включает в себя обратимую гидромашину 1. пневмогидроаккуму- лятор 2, клапан управления 3, сообщенные между собой трубопроводами. В напорной линии пневмогидроаккумулятора установлен дроссель 4. Клапан управления 3 оснащен возвратной пружиной 5 и рукояткой управления б, а его полость управления 7 сообщена трубопроводом со всасывающей линией гидромашины 1. Напорная линия гидромашины 1 сообщена с блоком гидрораспределителей 8, посредством которого обеспечивается подача жидкости к исполнительным органом 9 гидросистемы к масляному баку 10. Гидромашина 1 кинематически связана с ДВС 11. Выхлопная магистраль 12 ДВС сообщена с котлом-утилизатором 13 и через его нагревающую сторону имеет выход в атмосферу.

Нагреваемая сторона котла-утилизатора 13 содержит диафрагму 14, которая сообщена с рабочим органом насоса 15. Насос 15 оснащен возвратной пружиной 1 б и руко0 яткой 17 для возможности ручного привода насоса. Насос 15 сообщен по всасываемой стороне с радиатором 18 системы водяного охлаждения ДВС 11, а по нагнетаемой стороне с котлом-утилизатором 13, причем ли5 нии всасывания и нагнетания оснащены обратными клапанами 19, 20, 21, 22. Котел- утилизатор 13 сообщен с паровой турбиной 23, причем паровая линия оснащена запорным устройством 25. Управляющие приводы

0 запорного устройства 25 и блока гидрораспределителей 9 сообщены между собой посредством кинематической связи (не показано). Турбина 24 кинематически связана с гидронасосом 26, всасывающая линия

5 которого сообщена с масляным баком 10, а напорная линия - с пневмогидроаккумулято- ром 2 через обратный клапан 27 и с напорной линией гидромашины 1 через перепускной клапан 28. Котел-утилизатор оснащен пре0 дохранительным клапаном 29.

Силовая установка работает следующим образом.

Первоначально вода из системы охлаждения ДВС подается в котел-утилизатор 13

5 насосом 15 посредством рукоятки 17.

При работе ДВС на номинальной нагрузке выхлопные газы проходят через котел-утилизатор 13, превращают находящуюся там воду в пар и выбрасываются

0 в атмосферу. ДВС 11 приводит в действие обратимую гидромашину 1, которая работает в режиме гидронасоса и подает рабочую жидкость из масляного бака 10 к блоку управления 8 через клапан управления 3 и к

5 исполнительным органам 9. При этом запорное устройство 25 закрыто, пневмогид- роаккумулятор 2 отключен.

В процессе работы силовой установки возможна работа Д В С на долевых нагрузках

0 (это характерно для большинства видов машин, например, для самоходной строительной гидравлической техники - экскаваторы, бульдозеры, автогрейдеры и т.д.).

При работе ДВС на долевых нагрузках

5 имеет место появление свободных радиаторных поверхностей системы охлаждения, то есть возможен подоод дополнительного количества теплоты в систему охлаждения без ухудшения теплового режима работы ДВС.

Переход ДОС 11 на долевую нагрузку обеспечивается блоком управления 8, то есть при этом происходит снятие нафузки с гидромашины 1. Посредством кинематической связи между блоком управления 8 и запорным устройством 25 происходит подача пара из котла-утилизатора на турбину 24. При повышении давления в котле-утилизаторе посредством диафрагмы 14 и пружины 16 происходит подача воды из системы охлаждения насосом 15 в нагреваемую полость котла-утилизатора 13. Таким образом, при наличии колебаний давления о нагреваемой полости котла-утилизатора и подводе тепла в нагревающую полость от выхлопных газов имеет место автоматическая подача воды QJ системы охлаждения в котел-утилизатор, а колебания давления всегда присутствуют при подаче пара на турбину 24.

Турбина приводит в действие насос 26, который нагнетает рабочую жидкость из бака 10 в пневмогидроаккумулятор2. При этом напорная линия пневмогидроаккумулятора перекрыта клапаном 3, Таким образом происходит зарядка пневмогидроаккумулятора. Отработанный пар or турбины 24 поступает в радиатор 18 системы охлаждения, где конденсируется, и конденсат охлаждается. При превышении давления в котле-утилизаторе выше допустимого посредством клапана 29 происходит сброс давления

При необходимости пуска ДВС посредством клапана управления 3 путем нажатия на рукоятку 6 происходит подача жидкости из пневмогидроаккумулятора 2 на гидромашину 1, которая при работе в режиме мотора вращает коленчатый вал и запускает ДВС. Дроссель 4 отрегулирован на подачу к гидромашине такого количества жидкости, при котором возможна минимально необходимая пусковая частота вращения коленчатого вала. При снятии нагрузки с рукоятки 6 золотник клапана 3 удерживается в заданном положении благодаря давлению жидкости в полости управления 7.

По окончании запуска ДВС гидромашина 1 переходит в режим работы насоса и в

линии между дросселем 4 и гндромэшинои 1 возникает разрежение, Пружина 5 возвращает золотник клапана 3 в исходное положение, при этом пневмогидрозккумулятор 2 отключается и всасывающая линия гидромашины 1 сообщается с баком 10. Таким образом происходит нагнетание жидкости в гидросистему силовой установки.

По окончании зарядки пневмогидроак- кумулятора 2 жидкость от гидромашины 26

через клапан 28 поступает в напорную линию гидромашины 1 и таким образом частично ее разгружает.

Формула изобретения Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с выхлопом отработавших газов и систему пневмогид- равлического запуска, включающую расположенную на валу ротора двигателя внутреннего сгорания гидромашину.

подсоединенную своим выходом к блоку управления, а своим входом - к пнев- могидроаккумулятору и масляному баку, отличающаяся тем, что, с целью повышения окономичности путем снижения

затрат энергии на собственные нужды, она дополнительно снабжена замкнутым утилизационным паровым контуром, включающим котел-утилизатор и паровую турбину, гидронасосом и клапаном управления, причем последние размещены в системе пнев- могидравлического запуска, клапан управления установлен на входе гидромашины, котел-утилизатор-на выхлопе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, а

гидронасос - на валу паровой турбины, при отом последний подключен своим входом и выходом соответственно к масляному баку и пневмогидроаккумулятору.

ан:&jp(j

жж

f 7jr--H КШЛА f ITr о

/a

27

Использование: область машиностроения, в машинах с гидроприводом, оборудованных двигателем внутреннего сгорания. Сущность изобретения: установка оснащена насосом для зарядки пневмогидроаккуму- лятора с приводом от утилизационной паротурбинной установки и системой пневмо- гидрозапуска, обеспечивающей зарядку пнев- могидроаккумулятора при работе двигателя внутреннего сгорания на долевых нагрузках. По окончании зарядки пневмогидроаккумуля- тора осуществляют частичную разгрузку основной гидромашины, запуск двигателя по мере необходимости и отключение пневмогидроак- кумулятора по окончании запуска. 1 ил.